Обвязка свайного фундамента (ростверк): брусом, швеллером, уголком, профильной трубой

Свайные фундаменты переживают второе рождение. Причина довольно прозаична. Мы начали считать деньги. Десятикратный запас прочности уже не в моде. Это полностью относится к фундаментам, устроенным из забивных, оболочных, буровых или винтовых сваях. Выбор диктует конструкция надфундаментной части строения, условия стройплощадки.

Обвязка или свайный ростверк?

Фундамент – это группа свай, объединённая жёстким ростверком, который воспринимает вертикальные и горизонтальные нагрузки, изгибающие моменты.

Такое определение прописано в актуализированной редакции СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».

Главное, что надо понимать: устройство безростверковых свайных фундаментов недопустимо.

Расчётная нагрузка на сваю определяется с учётом веса ростверка и всего здания, поэтому проектом (в соответствии с СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений») его материал определяется одновременно с видом свай.

Если используется слово «обвязка», то оно применимо к сваям как основе лёгкого сооружения из бревна, бруса, каркасного здания.

Выражение «обвязка свайного фундамента брусом» означает, что ростверком в конкретном случае служит нижний венец дома, жёстко связанный со сваями.

Свайно-винтовой фундамент

В частном строительстве получает всё большее распространение. Имеет ряд преимуществ по сравнению с перечисленными выше.

• Экономичен.
• Универсален (может использоваться во всех случаях, когда требуется глубокий фундамент).
• Быстрая, беззвучная и безвибрационная установка (в сравнении с забивными сваями).
• Не требует перемещения грунта.
• Может применяться в большинстве типов грунтов.
• Готов принимать нагрузку после установки.
• Устраивается в любое время года.
• В некоторых случаях сваи можно использовать повторно.

Установка в каменистых грунтах и твёрдых глинах возможна с использованием узколопастных свай с литым зубчатым наконечником.

Всё перечисленное относится к деревянному и металлическому ростверку, как неотъемлемой части фундамента.

Виды ростверков или фундаментных балок

Ростверк – это горизонтальная часть свайного фундамента, воспринимающая и передающая нагрузку от строения. Основные материалы для них представлены на схеме.

По конструкции подразделяется на сборочный, заливочный, плитный, ленточный.

Расчёт ростверка

Ростверк обеспечивает равномерное распределения нагрузки на заглублённую в грунт конструкцию. Это исключает проседание фундамента.

Для надёжности монолитного или сборного ростверка (сборный он или монолитный, высокий или низкий), требуется знать несколько параметров.

• Силу продавливания всего фундамента.
• Силу продавливания каждого угла.
• Силу, работающую на изгиб.

Расчёт сложный, объективные показатели можно получить только при профессиональном расчёте. Главная ошибка самостройщиков – излишняя самоуверенность. Результат – лопнувшие ростверки. Да, можно разобраться самому, но проверить свои расчёты всё равно необходимо у конструктора.

Инженерно-геологическое исследование грунтов обязательно! Также как сложение нагрузки на фундамент. Совершенно недопустима замена после возведения фундамента расчётного стенового, кровельного материала на более тяжёлый.

Существенными факторами для расчёта ростверка считаются следующие.

• С увеличением длины сваи воспринимаемая ростверком нагрузка уменьшается.
• При увеличении расстояния между сваями (шага) нагрузка на ростверк увеличивается.
• При увеличении расстояния между рядами свай нагрузка на ростверк увеличивается.
• Ростверк воспринимает большие нагрузки при устройстве свай без выемки грунта.

Соединение свай с ростверком может быть свободным или жёстким.

Подготовка к монтажу

Ростверк должен равномерно распределять нагрузку между всеми сваями. Собственно, вся подготовка и заключается в выверке горизонтальности свайных оголовков или концов свай.

При вкручивании, заливке, забивании свай добиться горизонтальности всего свайного поля практически невозможно.

Неизбежная операция – срезание или срубка свай. Перед выравниванием линию среза маркируют точными инструментами: нивелиром, водяным или лазерным уровнем. Репером, исходной точкой будет рабочая высота самой низкой сваи. Если рабочей документацией задан внешний репер, отсчёт идёт от него.

Затем на металлической или бетонной свае болгаркой с соответствующим диском по меловому следу делается круговой пропил глубиной до 2 мм. После разметки всех свай производится окончательное обрезание верхней части.

При большом объёме винтовых свай работу ускорит резка инструментом с открытым огнём.

Надо помнить, что на винтовой свае репер должен быть ниже технологических отверстий для закручивания.

Монтаж

Заключается в закреплении ростверка на оголовке свай.

На рисунке показана самая распространённая свая диаметром 108 мм. Оголовок на глухой пластине толщиной 4 мм имеет отверстия для крепления d 25 мм, 4 косынки для усиленного оголовка (стандартные – без косынок).

За рубежом применяются оголовки другой конструкции.

Деревянный

Использование дерева позволяет обойтись без подъёмной техники, бетонных работ. Монтаж успешно проводят два человека.

Выполняется из бруса сечением 150х150 (при шаге между сваями 2500-2700 мм), 200х200 мм (шаг 3000 мм) или полубруса для лёгких строений.

Возможно использование бревна: цельная древесина более прочная. Оциллиндрованное бревно этим похвастаться не может.

В каркасном домостроении более распространён ростверк из пакета досок (3 – 4 шт.) 50х200 мм. Такое техническое решение оправдано: сборная балка стойкая к растрескиванию и деформациям, легче в монтаже. В то же время по прочности, надёжности не уступает аналогичной из массива.

Соединение пакета показано ниже.

Брус соединяется следующими способами.

При монтаже прямой контакт дерева и металла исключается. Рекомендуемая гидроизоляция – рубероид в 2 слоя. Соединение через отверстия в оголовке производится шпильками М12 с шайбами, гайками. Как вариант – глухари М12 длиной 150 мм.

Актуализированная редакция СНиП II-25-80 «Деревянные конструкции» будет полезна при определении оптимальных способов соединения древесных элементов.

Для оболочных свай предлагается вариант, показанный ниже.

Работа с деревом требует повышенного внимания и точности: небрежно выполненные запилы снижают прочность конструкции.

Двутавровая деревянная балка для ростверка не используется.

Звуко- и виброизоляция деревянных ростверков

При расположении строения вблизи источников возбуждения вибраций (рельсового транспорта, автострад) стоит подумать о виброизоляции. Для ликвидации акустических мостиков используют материалы типа Sylomer или Sylodyn. Длительной прочности, необслуживаемые, не требующие доступа.

Точечные упругие опоры целесообразно применять при свайном основании с раздельными ростверками или при опирании на отдельные колонны.

Намного меньшая масса древесины по сравнению с металлом способствует возбуждению вибраций уже при воздействии малых энергий. Упругая развязка элементов деревянного строения на порядок повышает комфортность проживания.

Бетонный

Бетонный ростверк по сваям имеет вид монолитной ленты или плиты. Второй тип затратен, используется редко, останавливаться на нём не будем. Применяется в основном на пучинистых грунтах.

Располагают ленту (в зависимости от типа грунтов и рельефа) в трёх уровнях.

• Низкий – ниже уровня грунта, но с последующей его выемкой из-под ростверка до 150 мм. Это предотвратит давление сил морозного пучения. Оголовки свай перед заливкой ростверка гидроизолируют. При сильнопучинистых грунтах не применяют. Преимущества – выполняет роль цоколя.
• Повышенный располагают на уровне грунта. Также с некоторой дистанцией от него.
• Высокий: расстояние от грунта до 700 мм.

При любом варианте устраивается опалубка. Главное правило: арматура ленты должна быть соединена с арматурой сваи. Для этого устаивают арматурный каркас сваи и ленты, а затем бетоном заливают сваю и ростверк. В идеале все сваи и ленту следует залить за один день.

При использовании винтовых свай в них сверлят отверстия, в которые заводят арматуру. Концы стержней должны быть утоплены в бетон на глубину 30 – 40 мм. Это препятствует их ржавлению.

Пошаговая инструкция по строительству буронабивного свайного фундамента с монолитным ростверком есть в одной из наших публикаций.

Металлический

Металлопрокат технологичен при наличии металлических свай. Элементы ростверка соединяются с оголовками сваркой или метизами через специальные наголовники. Между собой они свариваются так, чтобы место стыка лежало на оголовке сваи. Это правило требует неукоснительного исполнения.

Крепление фасонного проката к бетонным сваям выполнить сложно, поэтому таких операций стараются избегать.

Из швеллера

Винтовой фундамент с обвязкой швеллером – распространённое решение.

Металл применяют в следующих случаях:

• При строительстве каркасного дома на рельефном участке с перепадом высот более 500мм.
• Возведение 2- 3 этажного дома каркасного, брусового или бревенчатого.
• В качестве стенового материала заявлен кирпич или блоки.

Из двух разновидностей – катаного и гнутого (углы сгиба закруглены, полки плоские) предпочтителен более прочный катаный. Марка У, группа «В».

На оголовках свай может размещаться полками вверх или вниз. В первом случае малоформатные стеновые материалы – кирпич, блоки – свободно размещаются внутри швеллера.

Соответствие марки швеллера диаметру свай

Таблица 1

При положении швеллера полками вниз оголовок не используют. Также возможен вариант установки швеллера на одну из полок. Здесь оголовок необходим.

Защита от коррозии – заключительный этап. Она включает в себя не только обработку специальными составами швеллера, но и сварочных швов. Грунтование и окраска также не будут излишними. «Рыжий» металл можно предварительно покрыть преобразователем ржавчины.

Конечно, металл толщиной 5 мм не проржавеет и за 100 лет, но эстетически окрашенный фундамент будет привлекательнее.

По цене такой ростверк будет дороже деревянного, но дешевле двутаврового.

Высота свайного фундамента различна. При высоком расположении между сваями устраивают дополнительные связи. Обвязка профильной трубой – надёжный и недорогой способ. Обвязка уголком также усилит свайное поле.

Такой силовой каркас также выполняет функцию основы для крепления фальшцоколя.

Прокатный элемент для соединения с другим устанавливается на свае/оголовке строго посредине. Особое внимание обращают на точный стык швеллеров. Между собой и сваей соединяются сваркой. При использовании оголовков следует использовать усиленные.

Из двутавра

Обладает повышенной жёсткостью и прочностью. В основном используется для перекрытия больших пролётов, а также в промышленном строительстве. В частном домостроении преимуществ перед обвязкой винтовых свай швеллером не имеет.

Если всё-таки это решение принято, правила монтажа аналогичны для ростверка из другого фасонного проката.

Заключение

Фундамент и ростверк, как его неотъемлемая часть, имеют ключевое значение для срока службы здания. Эксперименты здесь обходятся очень дорого. Сложные грунты, холодные зимы на большей части России не прощают даже минимальных ошибок при проектировании, монтаже основы зданий.

В домах, которые строят на продажу, стараются обойтись без ростверка, ссылаясь на опыт возведения промышленных объектов, жилых домов на забивных железобетонных сваях.

Безростверковый фундамент существенно удешевляет строительство, сокращает его сроки: перекрытие устанавливается непосредственно на оголовки свай. Но здесь каждая свая несёт свою нагрузку. Если она превысит проектную, свая просядет.

Соответственно увеличится нагрузка на соседние сваи. В результате затрещит весь дом, он станет не ремонтнопригодным.

В отдельных случаях на особо сложных грунтах проектной организацией может быть принято техническое решение по фундаменту без ростверка.

Но никак не «проффессиональной» строительной бригадой из соседнего региона.